湍流参数延拓模拟

本研究提出了一种用于模拟湍流的参数延拓模拟（PES）数学方法。其定义为借助参考解对所需参数值下的湍流进行计算。一个典型的 PES 计算由三个连续步骤组成：建立所求解与参考解之间的渐近关系；计算参考解及必要的渐近系数；将参考解延拓至所需参数值。我们发展了受控涡模拟（CES）方法以计算参考解和渐近系数。CES 方法是一类特殊的大涡模拟（LES）方法，其中采用权重系数和人工力分布来模拟部分湍流运动。人工力分布基于涡黏假设进行建模。参考权重系数和渐近系数可通过权重系数收敛研究确定。所提出的 PES/CES 方法已用于模拟四类湍流：衰减均匀各向同性湍流、光滑壁面槽道流、粗糙壁面槽道流以及压气机叶栅流。数值结果表明，零阶 PES 解（即参考 CES 解）具有与传统 LES 解相近的精度，而计算代价却低得多。更高阶的 PES 方法具有更高的模型精度。